金屬材料培訓

金屬材料知識材料的分類幾個概念金屬：具有不透明、金屬光澤良好的導熱和導電性并且其導電能力隨溫度的增高而減小，富有延性和展性等特性的物質。金屬內(nèi)部原子具有規(guī)律性排列的固體（即晶體）。

合金：由兩種或兩種以上金屬或金屬與非金屬組成，具有金屬特性的物質。金屬材料性能材料的使用性能包括：物理性能（如比重、熔點、導電性、導熱性、熱膨脹性、磁性等）、化學性能（耐用腐蝕性、抗氧化性），力學性能（機械性能）。材料的工藝性能指材料適應冷、熱加工方法的能力。金屬的機械性能機械性能（力學性能）：機械性能是指金屬材料在外力作用下所表現(xiàn)出來的特性。強度：材料在外力（載荷）作用下，抵抗變形和斷裂的能力。材料單位面積受載荷稱應力?？估瓘姸龋ě襜）也叫強度極限指材料在拉斷前承受最大應力值。單位用牛頓/毫米2（N/mm2）表示。硬度：指材料抵抗其它更硬物壓力其表面的能力，常用硬度按其范圍測定分布氏硬度（HBS、HBW）和洛氏硬度（HKA、HKB、HRC）指金屬在靜載荷作用下，抵抗塑性變形或斷裂的能力。1.定義2.應用強度是機械零件（或工程構件）在設計、加工、使用過程中的主要性能指標，特別是選材和設計的主要依據(jù)。（一）強度的概念強度的測定——拉伸實驗抗拉強度材料在斷裂前所能承受的最大應力，用符號σb表示。二、塑性金屬材料斷裂前發(fā)生永久變形的能力。（一）定義1.原理（二）洛氏硬度加初載荷加主載荷卸除主載荷讀硬度值材料的工藝性能工藝性能：指材料承受各種加工、處理的能力的那些性能。鑄造性能：指金屬或合金是否適合鑄造的一些工藝性能，主要包括流性能、充滿鑄模能力；收縮性、鑄件凝固時體積收縮的能力；偏析指化學成分不均性。沖壓性能：金屬材料承受沖壓變形加工而不破裂的能力。在常溫進行沖壓叫冷沖壓。檢驗方法用杯突試驗進行檢驗。鍛造性能：金屬材料在鍛壓加工中能承受塑性變形而不破裂的能力。什么是黑色金屬習慣上把碳含量＞2.11%的歸類于鐵，碳含量＜2.11%的歸類于鋼。當鐵中含C在0.03%~1.2%范圍時則為鋼，含C1.2%~2.5%的鐵缺乏實用性，一般不進行工業(yè)生產(chǎn)。按品質分類按照鋼中硫（S）和磷（P）的含量可分為普通鋼、優(yōu)質鋼和高級優(yōu)質鋼。(1)普通鋼（P≤0.045%，S≤0.055%）(2)優(yōu)質鋼（P、S均≤0.035%）(3)高級優(yōu)質鋼（P≤0.035%，S≤0.030%）按化學成份分類(1)碳素鋼：a.低碳鋼（C≤0.25%）；b.中碳鋼（C≤0.25~0.60%）；c.高碳鋼（C≤0.60%）。(2)合金鋼：a.低合金鋼（合金元素總含量≤5%）b.中合金鋼（合金元素總含量＞5~10%）c.高合金鋼（合金元素總含量＞10%）。按用途分類工具鋼a.碳素工具鋼；b.合金工具鋼；c.高速工具鋼。(4)特殊性能鋼綜合分類(1)普通鋼a.碳素結構鋼：Q195；Q215(A、B)；Q235(A、B、C)；Q255(A、B)；Q275。b.低合金結構鋼c.特定用途的普通結構鋼(2)優(yōu)質鋼（包括高級優(yōu)質鋼）結構鋼：(a)優(yōu)質碳素結構鋼；(b)合金結構鋼；(c)彈簧鋼；(d)易切鋼；(e)軸承鋼；特定用途優(yōu)質結構鋼。b.工具鋼：(a)碳素工具鋼；(b)合金工具鋼；(c)高速工具鋼。c.特殊性能鋼：(a)不銹耐酸鋼；(b)耐熱鋼；(c)電熱合金鋼；(d)電工用鋼；(e)高錳耐磨鋼。有關鋼的熱處理的名詞：退火：將鋼加熱到一定溫度并保溫一段時間，然后使它慢慢冷卻，稱為退火。鋼的退火是將鋼加熱到發(fā)生相變或部分相變的溫度，經(jīng)過保溫后緩慢冷卻的熱處理方法。退火的目的，是為了消除組織缺陷，改善組織使成分均勻化以及細化晶粒，提高鋼的力學性能，減少殘余應力；同時可降低硬度，提高塑性和韌性，改善切削加工性能。所以退火既為了消除和改善前道工序遺留的組織缺陷和內(nèi)應力，又為后續(xù)工序作好準備，故退火是屬于半成品熱處理，又稱預先熱處理。正火：正火是將鋼加熱到臨界溫度以上，使鋼全部轉變?yōu)榫鶆虻膴W氏體，然后在空氣中自然冷卻的熱處理方法。它能消除過共析鋼的網(wǎng)狀滲碳體，對于亞共析鋼正火可細化晶格，提高綜合力學性能，對要求不高的零件用正火代替退火工藝是比較經(jīng)濟的。淬火：淬火是將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時間，然后很快放入淬火劑中，使其溫度驟然降低，以大于臨界冷卻速度的速度急速冷卻，而獲得以馬氏體為主的不平衡組織的熱處理方法。淬火能增加鋼的強度和硬度，但要減少其塑性。淬火中常用的淬火劑有：水、油、堿水和鹽類溶液等?；鼗穑簩⒁呀?jīng)淬火的鋼重新加熱到一定溫度，再用一定方法冷卻稱為回火。其目的是消除淬火產(chǎn)生的內(nèi)應力，降低硬度和脆性，以取得預期的力學性能?；鼗鸱指邷鼗鼗?、中溫回火和低溫回火三類?；鼗鸲嗯c淬火、正火配合使用。⑴調(diào)質處理：淬火后高溫回火的熱處理方法稱為調(diào)質處理。高溫回火是指在500~650℃之間進行回火。調(diào)質可以使鋼的性能，材質得到很大程度的調(diào)整，其強度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機械性能。⑵時效處理：為了消除精密量具或模具、零件在長期使用中尺寸、形狀發(fā)生變化，常在低溫回火后（低溫回火溫度150~250℃）精加工前，把工件重新加熱到100~150℃，保持5~20小時，這種為穩(wěn)定精密制件質量的處理，稱為時效。對在低溫或動載荷條件下的鋼材構件進行時效處理，以消除殘余應力，穩(wěn)定鋼材組織和尺寸，尤為重要。表面熱處理⑴表面淬火：是將鋼件的表面通過快速加熱到臨界溫度以上，但熱量還未來得及傳到心部之前迅速冷卻，這樣就可以把表面層被淬成馬氏體組織，而心部沒有發(fā)生相變，這就實現(xiàn)了表面淬硬而心部不變的目的。適用于中碳鋼。⑵化學熱處理：是指將化學元素的原子，借助高溫時原子擴散的能力，把它滲入到工件的表面層去，來改變工件表面層的化學成分和結構，從而達到使鋼的表面層具有特定要求的組織和性能的一種熱處理工藝。按照滲入元素的種類不同，化學熱處理可分為滲碳、滲氮、氰化和滲金屬法等四種。滲碳：滲碳是指使碳原子滲入到鋼表面層的過程。也是使低碳鋼的工件具有高碳鋼的表面層，再經(jīng)過淬火和低溫回火，使工件的表面層具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。滲氮：又稱氮化，是指向鋼的表面層滲入氮原子的過程。其目的是提高表面層的硬度與耐磨性以及提高疲勞強度、抗腐蝕性等。目前生產(chǎn)中多采用氣體滲氮法。氰化：又稱碳氮共滲，是指在鋼中同時滲入碳原子與氮原子的過程。它使鋼表面具有滲碳與滲氮的特性。滲金屬：是指以金屬原子滲入鋼的表面層的過程。它是使鋼的表面層合金化，以使工件表面具有某些合金鋼、特殊鋼的特性，如耐熱、耐磨、抗氧化、耐腐蝕等。生產(chǎn)中常用的有滲鋁、滲鉻、滲硼、滲硅等。中國鋼號表示方法的分類說明1）碳素結構鋼①由Q+數(shù)字+質量等級符號+脫氧方法符號組成。它的鋼號冠以“Q”，代表鋼材的屈服點，后面的數(shù)字表示屈服點數(shù)值，單位是Mpa。例如：Q235表示屈服點（ss）為235MPa的碳素結構鋼。②必要時鋼號后面可標出表示質量等級和脫氧方法的符號。質量等級符號分別為A、B、C、D。脫氧方法符號：F表示沸騰鋼；b表示半鎮(zhèn)靜鋼：Z表示鎮(zhèn)靜鋼；TZ表示特殊鎮(zhèn)靜鋼，鎮(zhèn)靜鋼可不標符號，即Z和TZ都可不標。例如Q235-AF表示A級沸騰鋼。③專門用途的碳素鋼，例如橋梁鋼、船用鋼等，基本上采用碳素結構鋼的表示方法，但在鋼號最后附加表示用途的字母。中國鋼號表示方法2）優(yōu)質碳素結構鋼①鋼號開頭的兩位數(shù)字表示鋼的碳含量，以平均碳含量的萬分之幾表示，例如平均碳含量為0.45%的鋼，鋼號為“45”，它不是順序號，所以不能讀成45號鋼。②錳含量較高的優(yōu)質碳素結構鋼，應將錳元素標出，例如50Mn。③沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼及專門用途的優(yōu)質碳素結構鋼應在鋼號最后特別標出，例如平均碳含量為0.1%的半鎮(zhèn)靜鋼，其鋼號為10b。中國鋼號表示方法3）碳素工具鋼①鋼號冠以“T”，以免與其他鋼類相混。②鋼號中的數(shù)字表示碳含量，以平均碳含量的千分之幾表示。例如“T8”表示平均碳含量為0.8%。③錳含量較高者，在鋼號最后標出“Mn”，例如“T8Mn”。④高級優(yōu)質碳素工具鋼的磷、硫含量，比一般優(yōu)質碳素工具鋼低，在鋼號最后加注字母“A”，以示區(qū)別，例如“T8MnA”。中國鋼號表示方法4）易切削鋼①鋼號冠以“Y”，以區(qū)別于優(yōu)質碳素結構鋼。②字母“Y”后的數(shù)字表示碳含量，以平均碳含量的萬分之幾表示，例如平均碳含量為0.3%的易切削鋼，其鋼號為“Y30”。③錳含量較高者，亦在鋼號后標出“Mn”，例如“Y40Mn”。中國鋼號表示方法5）合金結構鋼①鋼號開頭的兩位數(shù)字表示鋼的碳含量，以平均碳含量的萬分之幾表示，如40Cr。②鋼中主要合金元素，除個別微合金元素外，一般以百分之幾表示。當平均合金含量＜1.5%時，鋼號中一般只標出元素符號，而不標明含量，但在特殊情況下易致混淆者，在元素符號后亦可標以數(shù)字“1”，例如鋼號“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者鉻含量為0.4~0.6%，后者為0.9~1.2%，其余成分全部相同。當合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%??時，在元素符號后面應標明含量，可相應表示為2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。③鋼中的釩V、鈦Ti、鋁AL、硼B(yǎng)、稀土RE等合金元素，均屬微合金元素，雖然含量很低，仍應在鋼號中標出。例如20MnVB鋼中。釩為0.07~0.12%，硼為0.001~0.005%。④高級優(yōu)質鋼應在鋼號最后加“A”，以區(qū)別于一般優(yōu)質鋼。中國鋼號表示方法7）滾動軸承鋼滾動軸承鋼也叫軸承鋼。主要用來制造滾動軸承內(nèi)外套圈、滾珠、滾粒、保持架等，但在量具、冷作模具、低合金刀具、柴油機高壓油泵件等方面也有廣泛應用。軸承鋼種類較多有較多高碳鉻、滲碳、不銹、高溫、無磁軸承鋼。①鋼號冠以字母“G”，表示滾動軸承鋼類。②高碳鉻軸承鋼鋼號的碳含量不標出，鉻含量以千分之幾表示例如GCr15。滲碳軸承鋼的鋼號表示方法，基本上和合金結構鋼相同。有色金屬產(chǎn)品牌號表示方法2.有色金屬產(chǎn)品牌號表示方法（1）命名原則有色金屬及合金產(chǎn)品牌號的命名，規(guī)定以漢語拼音字母或國際元素符號作為主題詞代號，表示其所屬大類，如用L或AL表示鋁，T或Cu表示銅。主題詞以后，用成份數(shù)字順序結合產(chǎn)品類別來表示。即主題詞之后的代號可以表示產(chǎn)品的狀態(tài)、特征或主要成份。如：LF為防（F）銹的鋁（L）合金；LD為鍛（D）造用的鋁（L）合金；LY為硬（Y）的鋁（L）合金，這三種合金的主題詞是鋁合金（L）。鋁及鋁合金鋁